WO2005057636A1 - ステージ装置、露光装置、及び露光方法 - Google Patents

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WO2005057636A1
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substrate
liquid
stage
stage device
holder
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PCT/JP2004/018702
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Yasufumi Nishii
Kenichi Shiraishi
Hirotaka Kohno
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Nikon Corporation
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Priority to KR1020137017237A priority patent/KR101547037B1/ko
Priority to EP04807061A priority patent/EP1699073B1/en
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    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Definitions

  • the present invention relates to a stage apparatus having a holder for holding a substrate and a stage for supporting and moving the holder, an exposure apparatus having the stage apparatus, and an exposure method, and particularly to a projection optical system, a liquid, More particularly, the present invention relates to a stage device, an exposure apparatus, and an exposure method which are suitable for use when exposing a pattern image to a substrate via a substrate. Also, the present application
  • Semiconductor devices and liquid crystal display devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate.
  • An exposure apparatus used in the photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate.
  • the mask stage and the substrate stage are sequentially moved, and a projection optical system is used to project the pattern of the mask. Transfer to the substrate via
  • further improvement in the resolution of the projection optical system has been desired in order to cope with higher integration of device patterns.
  • the resolution of the projection optical system increases as the exposure wavelength used decreases and as the numerical aperture of the projection optical system increases. For this reason, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is becoming shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing.
  • the mainstream exposure wavelength is 248 nm for KrF excimer laser, and 193 nm for ArF excimer laser with shorter wavelength is being put into practical use.
  • the depth of focus (DOF) is as important as the resolution.
  • the resolution and the depth of focus ⁇ are respectively represented by the following equations.
  • e is the exposure wavelength
  • NA is the numerical aperture of the projection optical system
  • kl and k2 are the process coefficients. From equations (1) and (2), to increase the resolution R, shorten the exposure wavelength and increase the numerical aperture NA. It can be seen that as the depth increases, the depth of focus ⁇ decreases.
  • a liquid immersion method disclosed in Patent Document 1 below has been proposed.
  • this immersion method the space between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface is filled with a liquid such as water or an organic solvent to form an immersion area.
  • the resolution is improved by utilizing the fact that n (n is the refractive index of the liquid is usually about 1.2.1.6), and the depth of focus is increased by about ⁇ times.
  • Patent Document 1 WO 99/49504 pamphlet
  • a liquid is locally filled between an end surface on the image plane side of a projection optical system and a substrate (wafer).
  • the projection area 100 of the projection optical system is applied to the peripheral area (edge area) ⁇ of the substrate ⁇ to expose the edge area ⁇ of the substrate ⁇ .
  • the liquid flows out of the substrate and the immersion area is not well formed, which causes a problem that the projected pattern image is deteriorated.
  • the escaping liquid causes inconveniences such as causing cracks in mechanical parts and the like around the substrate stage supporting the substrate and causing leakage of the stage drive system.
  • the liquid is likely to flow around through the [0006]
  • the present invention has been made in view of the above points, and prevents liquid from entering between a substrate and a holder, and can satisfactorily perform liquid exposure even when an edge region of the substrate is exposed. It is an object of the present invention to provide a stage device, an exposure apparatus, and an exposure method that can perform exposure in a state where an immersion area is formed.
  • the present invention employs the following configuration corresponding to Figs. 1 to 9 showing an embodiment of the present invention.
  • the stage device of the present invention is a stage device including a holder having a substrate holding surface for holding a substrate, and a stage that supports and moves the holder, and is arranged near the holder, and at least a part of the stage device is provided.
  • a lyophilic part having lyophilicity is provided, and a recovery device for recovering liquid using the lyophilic part is provided.
  • the lyophilic portion has an affinity for the liquid, the liquid that has entered the vicinity of the holder can be collected by being guided away from the substrate holding surface. Therefore, it is possible to prevent the liquid from penetrating between the substrate holding surface and the back surface of the substrate, and to expose the edge region of the substrate with the liquid immersion region formed well.
  • an exposure apparatus of the present invention includes the stage device according to any one of claims 1 to 12.
  • the exposure method of the present invention is an exposure method for transferring a pattern of a mask onto a substrate on a holder via the projection optical system while filling a liquid between the projection optical system and the substrate. Exposure is performed while preventing intrusion of liquid into the back surface.
  • the exposure apparatus and the exposure method of the present invention even when the liquid is filled between the projection optical system and the substrate to expose the edge region of the substrate, the liquid is transferred between the substrate holding surface and the back surface of the substrate. Can be prevented from entering. Therefore, it is possible to perform exposure while holding the substrate well.
  • the liquid is prevented from flowing between the substrate and the holder, and the immersion exposure can be performed while the liquid is well held under the projection optical system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an exposure apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a liquid supply mechanism and a liquid recovery mechanism.
  • FIG. 3 is a plan view of a substrate stage.
  • FIG. 4 is a sectional view of a main part of the substrate stage according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view of a main part of a substrate stage according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of a substrate stage according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view of a main part of a substrate stage according to a third embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a substrate stage of another embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a problem of a conventional exposure method.
  • EX exposure apparatus P substrate PB side surface (outer periphery) PH substrate holder (holder) PL projection optical system PST substrate stage (stage device) 1 Liquid 3 inner peripheral surface (lyophilic portion, collection device) 5 Inclined surface ( 8 Slit (recess) 33A, 34A Upper end surface (substrate holding surface) 39 space 52 Substrate table (stage) 52A Step (lyophilic portion, recovery device) 60 Suction device (recovery device) )
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention. (First Embodiment)
  • an exposure apparatus EX includes a mask stage MST supporting a mask M, a substrate stage PST supporting a substrate P, and an illumination for illuminating a mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which the immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength to improve the resolution and to substantially increase the depth of focus.
  • pure water is used as the liquid 1.
  • the exposure apparatus EX uses at least a portion of the projection area AR1 of the projection optical system PL on the substrate P by the liquid 1 supplied from the liquid supply mechanism 10 while transferring the pattern image of the mask M onto the substrate P at least.
  • a liquid immersion area AR2 is formed at the bottom.
  • the exposure apparatus EX fills the liquid 1 between the optical element 2 at the tip of the projection optical system PL and the surface (exposure surface) PA (see FIG. 4) of the substrate P,
  • the pattern image of the mask M is projected onto the substrate P via the liquid 1 between the PL and the substrate and the projection optical system PL, and the substrate P is exposed.
  • a pattern formed on the mask M while synchronizing movement of the mask M and the substrate P in different directions (opposite directions) in the running direction as the exposure apparatus EX is used as the substrate.
  • An example in which a scanning exposure apparatus that exposes P (a so-called scanning stepper) is used will be described.
  • the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction
  • the synchronous movement direction (scanning direction) between the mask M and the substrate P in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction
  • the direction perpendicular to the Z-axis direction and the Y-axis direction (non-scanning direction) is defined as the Y-axis direction.
  • directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are directions of ⁇ , ⁇ , and ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , respectively.
  • the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a photoresist as a photosensitive material
  • the “mask” is a layer formed with a device pattern to be reduced and projected on the substrate.
  • the illumination optical system IL illuminates the mask ⁇ supported by the mask stage MST with the exposure light EL.
  • the illumination light system IL is used to make the illuminance of the exposure light source and the light flux emitted from the exposure light source uniform. It has a condenser lens that collects the exposure light EL from the canola integrator and opti-canole integrator, a relay lens system, and a variable field stop that sets the illumination area on the mask ⁇ ⁇ in slit form with the exposure light EL. ing.
  • a predetermined illumination area on the mask ⁇ is illuminated by the illumination optical system IL with exposure light EL having a uniform illuminance distribution.
  • the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL is, for example, an ultraviolet emission line (g line, h Ultraviolet light (DUV light) such as X-ray, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), and vacuum ultraviolet light such as Ar F excimer laser light (wavelength 193 nm) and F laser light (wavelength 157 nm)
  • g line h Ultraviolet light (DUV light) such as X-ray, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm)
  • vacuum ultraviolet light such as Ar F excimer laser light (wavelength 193 nm) and F laser light (wavelength 157 nm)
  • VUV light VUV light
  • ArF excimer laser light is used.
  • the liquid 1 in the present embodiment is pure water, and can be transmitted even when the exposure light EL is ArF excimer laser light. Pure water is also capable of transmitting ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) and far ultraviolet light (DUV light) such as KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm).
  • the mask stage MST supports the mask M, and is two-dimensionally movable in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, in the XY plane, and is capable of minute rotation in the ⁇ Z direction. .
  • the mask stage MST is driven by a mask stage driving device MST D such as a linear motor.
  • the mask stage drive MSTD is controlled by the controller CONT.
  • a moving mirror 50 is provided on the mask stage MST.
  • a laser interferometer 51 is provided at a position facing the movable mirror 50. The position and rotation angle of the mask M in the two-dimensional direction on the mask stage MST are measured in real time by the laser interferometer 51, and the measurement results are output to the control device CONT.
  • the control device CONT positions the mask M supported by the mask stage MST by driving the mask stage driving device MSTD based on the measurement results of the laser interferometer 51.
  • the projection optical system PL is for projecting and exposing the pattern of the mask M to the substrate ⁇ at a predetermined projection magnification ⁇ , and includes a plurality of optical elements (lenses) 2 provided at the tip of the substrate ⁇ . These optical elements are supported by a lens barrel ⁇ .
  • the projection optical system PL is a reduction system whose projection magnification is, for example, 1/4 or 1/5. Note that the projection optical system PL may be either a unity magnification system or an enlargement system.
  • the optical element 2 at the tip of the projection optical system PL of the present embodiment is provided so as to be attachable / detachable (replaceable) to / from the lens barrel PK. Contact.
  • the optical element 2 is formed of fluorite. Since fluorite has a high affinity for water, the liquid 1 can be brought into close contact with almost the entire liquid contact surface 2a of the optical element 2. That is, in the present embodiment, the liquid (water) 1 having a high affinity with the liquid contact surface 2a of the optical element 2 is supplied, so that the liquid contact surface 2a of the optical element 2 is supplied. With high adhesion between liquid and liquid 1 The optical path between the element 2 and the substrate P can be reliably filled with the liquid 1.
  • the optical element 2 may be quartz having a high affinity (hydrophilicity) with water. Further, the liquid contact surface 2a of the optical element 2 may be subjected to a hydrophilic (lyophilic) treatment to further enhance the affinity with the liquid 1.
  • the lens barrel PK since the lens barrel PK has the vicinity of the tip in contact with the liquid (water) 1, at least the vicinity of the tip is formed of a metal such as Ti (titanium) which is resistant to cracks.
  • the substrate stage PST supports the substrate P, and includes a substrate table (stage) 52 for holding the substrate P via a substrate holder PH, an XY stage 53 for supporting the substrate table 52, and an XY stage. And a base 54 for supporting 53.
  • the substrate stage PST is driven by a substrate stage driving device PSTD such as a free motor.
  • the substrate stage drive PSTD is controlled by the controller CONT.
  • the position of the substrate P in the XY direction (the position in a direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL) is controlled. That is, the substrate table 52 functions as a Z stage that controls the focus position and the tilt angle of the substrate P to adjust the surface of the substrate P to the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the auto-leveling method.
  • the XY stage 53 positions the substrate P in the X-axis direction and the Y-axis direction. It goes without saying that the substrate table and the XY stage may be provided integrally.
  • a movable mirror 55 is provided on the substrate stage PST (substrate table 52).
  • a laser interferometer 56 is provided at a position facing the moving mirror 55. The position and the rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 56, and the measurement result is output to the control device CONT.
  • the control device CONT drives the substrate stage driving device PSTD based on the measurement result of the laser interferometer 56 to position the substrate P supported by the substrate stage PST.
  • a ring-shaped plate portion 30 surrounding the substrate P is provided on the substrate stage PST (substrate table 52).
  • the plate portion 30 is fixed in a state of being fitted around the substrate table 52 on the outer periphery, and a concave portion 32 is formed inside the plate portion 30.
  • the plate unit 30 and the substrate table 52 may be provided integrally.
  • the rudder PH is located in the recess 32 (see FIG. 4).
  • the plate portion 30 has a flat surface 31 having substantially the same height as the surface PA of the substrate P held by the substrate holder PH arranged in the concave portion 32. The details of the plate unit 30 and the substrate holder PH will be described later.
  • the liquid supply mechanism 10 supplies a predetermined liquid 1 onto the substrate P, and includes a first liquid supply unit 11 and a second liquid supply unit 12 capable of supplying the liquid 1, and a first liquid supply unit
  • a first supply member 13 having a supply port 13A connected to the section 11 via a supply pipe 11A having a flow path and supplying the liquid 1 sent from the first liquid supply section 11 onto the substrate P;
  • a second supply member connected to the second liquid supply section via a supply pipe having a flow path, and having a supply port for supplying the liquid supplied from the second liquid supply section onto the substrate; It is equipped with.
  • the first and second supply members 13 and 14 are arranged close to the surface of the substrate P, and are provided at different positions in the plane direction of the substrate P. Specifically, the first supply member 13 of the liquid supply mechanism 10 is provided on one side (one X side) in the scanning direction with respect to the projection area AR1, and the second supply member 14 is provided on the other side (+ X side). Let's do it.
  • Each of the first and second liquid supply units 11, 12 includes a tank for accommodating the liquid 1, a pressurized pump, and the like, and supplies the supply pipes 11A, 12A and the supply members 13, 14 respectively.
  • the liquid 1 is supplied onto the substrate P via
  • the liquid supply operation of the first and second liquid supply units 11 and 12 is controlled by a controller CONT.
  • the controller CONT controls the liquid per unit time on the substrate P by the first and second liquid supply units 11 and 12.
  • the supply amount can be controlled independently of each other.
  • each of the first and second liquid supply units 11 and 12 has a liquid temperature adjusting mechanism, and supplies the liquid 1 at a temperature substantially equal to the temperature in the chamber in which the device is housed (for example, 23 ° C). It is supplied on the substrate P.
  • the liquid recovery mechanism 20 recovers the liquid 1 on the substrate P, and has first and second recovery members 23, 24 having recovery ports 23A, 24A arranged close to the surface of the substrate P. And first and second liquid recovery sections 21 and 22 connected to the first and second recovery members 23 and 24 via recovery pipes 21A and 22A having flow paths, respectively.
  • the first and second liquid recovery units 21 and 22 are provided with, for example, a suction device such as a vacuum pump and a tank for storing the recovered liquid 1.
  • the first and second recovery members collect the liquid 1 on the substrate P. Collect via 23, 24 and collection tubes 21A, 22A.
  • the liquid recovery operation of the first and second liquid recovery units 21 and 22 is controlled by the controller CONT
  • the control device CONT can control the amount of liquid recovered per unit time by the first and second liquid recovery units 21 and 22.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20.
  • the projection area AR1 of the projection optical system PL is set in a slit shape (rectangular shape) whose longitudinal direction is in the Y-axis direction (non-scanning direction).
  • the area AR2 is formed on a part of the substrate P so as to include the projection area AR1.
  • the first supply member 13 of the liquid supply mechanism 10 for forming the liquid immersion area AR2 of the projection area AR1 is provided on one side (1X side) in the scanning direction with respect to the projection area AR1, and the second supply member 14 is provided on the other side (+ X side).
  • Each of the first and second supply members 13, 14 is formed in a substantially arc shape in plan view, and the size of the supply ports 13A, 14A in the Y-axis direction is at least the Y-axis direction of the projection area AR1. Is set to be larger than the size in.
  • the supply ports 13A and 14A formed in a substantially arc shape in plan view are arranged so as to sandwich the projection area AR1 in the scanning direction (X-axis direction).
  • the liquid supply mechanism 10 simultaneously supplies the liquid 1 on both sides of the projection area AR1 via the supply ports 13A and 14A of the first and second supply members 13 and 14.
  • Each of the first and second recovery members 23 and 24 of the liquid recovery mechanism 20 has recovery ports 23 A and 24 A continuously formed in an arc shape so as to face the surface of the substrate P.
  • the first and second collection members 23 and 24 arranged so as to face each other form a substantially annular collection port.
  • the recovery ports 23A and 24A of the first and second recovery members 23 and 24 are arranged so as to surround the first and second supply members 13 and 14 of the liquid supply mechanism 10 and the projection area AR1. Further, a plurality of partition members 25 are provided inside the collection port continuously formed so as to surround the projection area AR1.
  • the liquid 1 supplied onto the substrate P from the supply ports 13A and 14A of the first and second supply members 13 and 14 is supplied to the substrate P and the lower end surface of the tip (optical element 2) of the projection optical system PL. It is supplied so that it spreads wet between.
  • the liquid 1 that has flowed out of the first and second supply members 13 and 14 with respect to the projection area AR1 is arranged outside the projection area AR1 by the first and second supply members 13 and 14. It is collected from the collection ports 23A and 24A of the first and second collection members 23 and 24.
  • the projection area AR1 when the substrate P is subjected to scanning exposure, the projection area AR1
  • the liquid supply amount per unit time supplied from before this is set larger than the liquid supply amount supplied on the opposite side.
  • the controller CONT controls the liquid amount from one X side (ie, the supply port 13A) to the projection area AR1 on the + X side (ie, the supply port). 14A), while performing exposure processing while moving the substrate P in the 1X direction, the liquid volume from the + X side to the projection area AR1 is larger than the liquid volume from the 1X side. I do.
  • the liquid recovery force per unit time before the projection area AR1 is set to be smaller than the liquid recovery amount on the opposite side.
  • the recovery amount from the + X side (that is, the recovery port 24A) with respect to the projection area AR1 is larger than the -X side (that is, the recovery port 23A) force recovery amount. I do.
  • FIG. 3 is a plan view of the substrate table 52 of the substrate stage PST as viewed from above.
  • a movable mirror 55 is arranged at two mutually perpendicular edges of a substrate table 52 having a rectangular shape in a plan view. Near the intersection of the movable mirrors 55, 55, a reference mark FM used for aligning the mask M and the substrate P with respect to a predetermined position is provided.
  • various sensors such as an illuminance sensor are also provided around the substrate P on the substrate stage PST.
  • a concave portion 32 is formed at a substantially central portion of the substrate table 52 in a circular shape in a plan view, and a support portion 52a for supporting the substrate holder PH is protruded from the concave portion 32 (see FIG. 4). Then, as shown in FIG. 4, the substrate holder PH for holding the substrate P is supported by the support portion 52a and arranged in the recess 32 with a gap from the substrate table 52. Note that the gap between the substrate table 52 and the substrate holder PH is set (opened) to the atmospheric pressure. Further, a plate portion 30 having a flat surface 31 having substantially the same height as the surface of the substrate P is provided around the substrate P.
  • the substrate holder PH has a substantially annular peripheral wall portion 33 that holds the back surface PC of the substrate P inside the outer periphery of the substrate P, and a plurality of holders that are arranged inside the peripheral wall portion 33 and hold the substrate P. And a supporting portion 34.
  • the peripheral wall part 33 and the support part 34 are provided on a substantially disk-shaped base part 35 that constitutes a part of the substrate holder PH.
  • Each of the support portions 34 has a trapezoidal shape in cross section, and the substrate P has its back surface PC connected to the upper end surface (substrate holding surface) 33A of the peripheral wall portion 33 It is held on the upper end surface (substrate holding surface) 34A of the support portion 34 of the second member.
  • the support portions 34 are uniformly arranged on the inner side of the peripheral wall portion 33.
  • the upper end surface 33A and the side surface 37 of the peripheral wall portion 33 of the substrate holder PH have liquid repellency.
  • a liquid-repellent material such as a fluorine-based resin material or an acrylic resin material is applied, or a thin film made of the liquid-repellent material is attached.
  • a lyophobic material for making lyophobic a material that is insoluble in liquid 1 is used.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of a substrate stage PST holding a substrate P.
  • the ring-shaped plate portion 30 is placed in the recess 32 with its outer periphery fitted into the substrate table 52 and is formed to be thinner than the thickness of the substrate P, facing the side surface (peripheral portion) PB of the substrate P.
  • it has an inner peripheral surface 3 and an inclined surface (inclined portion) 5 which is gradually inclined downward according to the outward force starting from the lower end portion (first portion) 4 of the inner peripheral surface 3.
  • the upper end of the inclined surface 5 (that is, the lower end of the inner peripheral surface 3) 4 is disposed at a position higher than the upper end surface 33A of the peripheral wall portion 33 and the upper end surface 34A of the support portion 34.
  • the flat surface 31 of the plate portion 30 has liquid repellency to the liquid 1, and the inner peripheral surface 3 and the inclined surface 4 of the plate portion 30 serve as the lyophilic portion. It is lyophilic to 1.
  • the same treatment as that of the substrate holder PH described above can be employed.
  • the lyophilic treatment for the inner peripheral surface 3 and the inclined surface 4 irradiation with ultraviolet light, plasma treatment using oxygen as a reactive gas, or treatment for exposure to an ozone atmosphere can be employed.
  • the plate portion 30 is formed of a material having liquid repellency (such as a fluororesin), and the inner peripheral surface 3 and the inclined surface 4 are subjected to the above-mentioned lyophilic treatment, or a lyophilic metal (or metal film) is formed. It may be attached (or formed into a film).
  • a material having liquid repellency such as a fluororesin
  • a space formed between the plate portion 30 and the side surface PB of the substrate P is provided in the plate portion 30.
  • a suction device 60 for sucking the liquid flowing into 39 is provided.
  • the suction device 60 includes a tank 61 capable of storing the liquid 1, a flow path 62 provided inside the plate unit 30 and the substrate table 52 and connecting the space 39 and the tank 61, and a valve provided in the tank 61. And a pump 64 connected via a pump 63.
  • the flow path 62 is open to the space 39 near the lower end of the inclined surface 5 (downward), and the inner wall surface is also subjected to the above-described liquid repellent treatment.
  • the inner peripheral surface 3 and the inclined surface 5 of the plate portion 30 having lyophilicity and the suction device 60 constitute a recovery device according to the present invention.
  • a photoresist (photosensitive material) 90 is applied to a surface PA which is an exposed surface of the substrate P.
  • the photosensitive material 90 is a photosensitive material for ArF excimer laser (for example, TARF-P6100 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) and has liquid repellency (water repellency), and its contact angle is It is about 70-80 °.
  • the side surface PB of the substrate P is subjected to a liquid-repellent treatment (water-repellent treatment).
  • the photosensitive material 90 having liquid repellency is also applied to the side surface PB of the substrate P.
  • the photosensitive material 90 is also applied to the back surface PC of the substrate P and subjected to a liquid repellent treatment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the notch portion PV, and the outer periphery of the substrate other than the notch portion is indicated by a two-dot chain line.
  • the gap between the inner peripheral surface 3 of the plate portion 30 other than the notch portion and the outer periphery of the substrate is, for example, 0.3-0.5 mm, and the inner peripheral surface 3 of the plate portion 30 of the notch portion PV and the outer peripheral surface of the substrate are different from each other.
  • the gap is, for example, 1.5 to 2. Omm.
  • the substrate stage PST is provided with a suction device 40 for reducing the pressure in the space 38 surrounded by the peripheral wall 33 of the substrate holder PH.
  • the suction device 40 is formed inside a plurality of suction ports 41 provided on the upper surface of the base portion 35 of the substrate holder PH, a vacuum portion 42 including a vacuum pump provided outside the substrate stage PST, and the inside of the base portion 35. And a flow path 43 connecting each of the plurality of suction ports 41 to the vacuum section 42.
  • the suction ports 41 are provided at a plurality of predetermined positions on the upper surface of the base portion 35 other than the support portion 34, respectively.
  • the suction device 40 sucks gas (air) inside the space 38 formed between the peripheral wall portion 33, the base portion 35, and the substrate P supported by the support portion 34, and applies a negative pressure to the space 38. By applying pressure, the substrate P is sucked and held by the peripheral wall portion 33 and the support portion 34.
  • the operations of the collecting device (suction device 60) and the suction device 40 are controlled by the control device CONT.
  • the edge area E of the substrate P when the edge area E of the substrate P is subjected to the immersion exposure, the liquid in the immersion area AR2 is exposed. 1 Force The surface of the substrate P is arranged on a part of the PA and a part of the flat surface 31 of the plate part 30. At this time, if the edge area E to be exposed is located at a position other than the notch portion PV of the substrate P, the surface PA of the substrate P and the flat surface 31 of the plate portion 30 have been subjected to lyophobic treatment. Is not large, the liquid 1 in the immersion area AR2 hardly flows into the gap A due to its surface tension, which makes it difficult to enter the gap A.
  • the gap between the outer periphery PB of the substrate P and the inner periphery 3 of the plate portion 30 is as large as, for example, about 2 mm. Therefore, the liquid 1 may enter the space 39 shown in FIG.
  • the liquid 1 flowing into the space 39 is Due to its affinity with the inner peripheral surface 3 and its own weight, it moves (transmits) from the inner peripheral surface 3 along the inclined surface 5 and reaches the opening of the flow channel 62.
  • the suction device 60 by operating the pump 64 at all times, the negative pressure increases when the flow path 62 is blocked by the liquid 1, so that the liquid 1 that has reached the opening of the flow path 62 is discharged.
  • the liquid can be suctioned and collected in the tank 61 through the flow path 62.
  • the tank 61 is provided with a discharge channel 61A, and when a predetermined amount of the liquid 1 is accumulated, the liquid 1 is discharged from the discharge channel 61A.
  • the pressure in the concave portion 32 is kept constant when the liquid 1 does not block the flow path 62, and the vibration caused by suction is not transmitted to the substrate P.
  • a gap is formed between the collecting members 23 and 24 of the liquid collecting mechanism 20, but since the flat surface 31 has liquid repellency, the liquid 1 flows through the gap. It can be prevented from flowing out, so that it does not hinder the exposure processing.
  • the liquid 1 is prevented from flowing between the substrate P and the holder PH (peripheral wall portion 33).
  • Projection optical system Immersion exposure can be performed while holding the liquid 1 well under the PL.
  • the liquid 1 flowing into the space 39 is used by using the inner peripheral surface 3 and the inclined surface 5 as the lyophilic portion to reach the flow path 62 of the suction device 60 at a position separated from the substrate. Since it can be guided and easily collected, even when the substrate P on which the notch PV for alignment is formed is used, it is possible to prevent the liquid 1 from flowing around the notch PV and perform good immersion exposure.
  • the upper end 4 of the inclined surface 5 is located at a position higher than the upper end surface 33A which is the substrate holding surface, the liquid 1 flowing into the space 39 is inclined before reaching the upper end surface 33A. 5 and the suction and recovery of the liquid 1 becomes more reliable.
  • the side surface 37 and the upper end surface 33A of the peripheral wall portion 33 of the substrate holder PH are made lyophobic, even when the liquid 1 goes around the back surface of the substrate P, Intrusion into space 38 can be prevented.
  • the flat surface 31 of the plate portion 30 is also subjected to the lyophobic treatment, the liquid 1 forming the liquid immersion region AR2 is prevented from being excessively spread to the outside of the plate portion 30 and the liquid immersion region AR2 is improved.
  • the liquid 1 can be prevented from inconvenience such as outflow and scattering.
  • FIG. 5 and FIG. 6 are views showing a second embodiment of the stage device of the present invention.
  • the liquid 1 is transmitted to the inclined surface of the plate section 30 by its own weight and guided in a direction away from the substrate P.
  • the second embodiment adopts a configuration in which the liquid is sucked using the capillary phenomenon. ing.
  • FIGS. 5 and 6 the same elements as those of the first embodiment shown in FIG. 4 and the like are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the plate portion 30 in the present embodiment has a back surface 7 extending horizontally (substantially parallel to the substrate holding surface 33A) with the lower end 4 of the inner peripheral surface 3 as a base end. ing.
  • a plurality of slits (recesses) 8 are formed with one end opened in a space 39 between the side surface PB of the substrate P and the inner peripheral surface 3.
  • the slits 8 have a very small width and are formed in a plurality at predetermined intervals radially over the entire circumference of the inner peripheral surface 3. Then, at the tip of the slit 8, The opening of the flow path 62 of the pulling device 60 is arranged.
  • the bottom surface 7 including the slit 8 is subjected to the lyophilic treatment described above and has a lyophilic property.
  • FIG. 6 shows the state in which the number of slits 8 is reduced for easy understanding, in practice, many slits 8 are formed at a fine pitch so that the liquid can be efficiently sucked. I have.
  • the liquid 1 that has flowed into the space 39 is sucked into the slit 8 by the affinity and the capillary phenomenon in the slit 8, and is sucked and collected from the end of the slit 8 via the flow channel 62. Therefore, it is possible to prevent the liquid 1 from flowing around to the back side of the substrate P, and to perform good immersion exposure.
  • a configuration in which the slit of the present embodiment is applied to the inclined surface 5 of the first embodiment is also suitable.
  • the suction force due to the capillary phenomenon is added with its own weight, the suction force can be increased and the liquid 1 can be more reliably suctioned and collected.
  • FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the stage device of the present invention.
  • the liquid is suctioned and recovered using the suction pressure difference between the plate portion and the substrate and the lyophilic portion.
  • the plate unit 30 is formed in a ring plate shape, and is placed and fixed on the substrate table 52.
  • a groove 9 opening upward is formed over the entire circumference at a position covered by the plate portion 30.
  • the flow path 62 of the suction device 60 is provided on the substrate table 52 and connects the groove 9 to the tank 61.
  • a step 52A for forming a minute gap with the back surface 7 of the plate portion 30 is formed on the inner peripheral side of the groove 9 in the substrate table 52, and the groove 9 and the space 39 are formed through this gap. And are connected to each other.
  • the control device CONT has a negative pressure suction force for sucking the inside of the groove 9 rather than a negative pressure suction force for sucking the space 38 for holding the substrate P in the substrate holder PH.
  • a negative pressure suction force for sucking the space 38 for holding the substrate P in the substrate holder PH are controlled so that the pressure increases. Therefore, when the liquid 1 flows into the space 39, the negative pressure in the groove 9 (the plate portion 30 side) is larger than the negative pressure in the space 38 (the substrate holder PH side), so that the liquid 1 is applied to the back surface of the plate portion 30.
  • the back surface PC of the substrate P and the upper end surface 33A of the substrate holder PH have liquid repellency
  • the back surface 7 of the plate portion 30 and the substrate table Since the step 52A of the 52 has the lyophilic property, the liquid 1 can be easily sucked into the plate 30 side by the affinity for the liquid 1 and reliably collected.
  • the force S in which the plate portion 30 has the inner peripheral surface 3 having the lyophilic property and the inclined surface 5 is not limited to the force S as shown in FIG.
  • the inner peripheral surface 3 may be formed over the entire thickness of the plate portion 30 without forming the inclined surface.
  • the inner peripheral surface 3 is subjected to a lyophilic treatment, and an opening of the flow path 62 in the suction device 60 is provided.
  • the liquid 1 that has flowed into the space 39 travels along the inner peripheral surface 3 due to its affinity with the inner peripheral surface 3 and its own weight, and is suctioned and collected into the tank 61 via the flow path 62.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the flat surface 31 of the plate portion 30 in the above embodiment faces at least the first and second recovery members 23 and 24 of the liquid recovery mechanism 20 without having to have liquid repellency on the entire surface. It is only necessary that the remaining positions have liquid repellency. Also in the substrate holder PH, the upper surface 33A of the peripheral wall portion 33 facing the rear surface PC of the substrate P and the side surface 37 facing the plate portion 30 (space 39) need not have liquid repellency. What is necessary is just to have the property.
  • the back surface 7 does not necessarily have to have the lyophilic property.
  • the liquid-repellent treatment may be performed only on the region of the rear surface PC of P facing the peripheral wall portion 33.
  • a photosensitive material 90 having liquid repellency is applied for the liquid repellent treatment of the side surface PB and the back surface PC of the substrate P.
  • the liquid repellency (water repellency) other than the photosensitive material 90 is applied to the side surface PB and the back surface PC.
  • a predetermined material having the following may be applied.
  • a protective layer called a top coat layer (a film that also protects the photosensitive material 90 with a liquid force) may be applied on the photosensitive material 90 coated on the surface PA, which is the exposed surface of the substrate P.
  • the material for forming the coat layer for example, a fluorine-based resin material
  • a material having liquid repellency other than the photosensitive material 90 and the material for forming the top coat layer may be applied.
  • the above-described photosensitive material and the material for forming the top coat layer are applied to the substrate stage PST and The material may be applied to the substrate holder PH, or conversely, a material used for the liquid repellent treatment of the substrate stage PST and the substrate holder PH may be applied to the side surface PB and the back surface PC of the substrate P.
  • the top coat layer is often provided to prevent the liquid 1 in the liquid immersion area AR2 from penetrating into the photosensitive material 90.
  • a trace of adhesion of the liquid 1 on the top coat layer (a so-called ⁇ Even if ()) is formed, by removing this top coat layer after the liquid immersion exposure, a predetermined process such as a development process can be performed after removing the watermark together with the top coat layer.
  • a predetermined process such as a development process can be performed after removing the watermark together with the top coat layer.
  • the top coat layer is formed of, for example, a fluorine-based resin material, it can be removed using a fluorine-based solvent. This eliminates the need for a device for removing the water mark (e.g., a substrate cleaning device for removing the watermark), and has a simple configuration such as removing the top coat layer with a solvent.
  • Predetermined process processing can be performed favorably.
  • the notch having a V-shape in plan view is provided as the notch for positioning the substrate P, but the substrate is notched in a direction orthogonal to the radial direction.
  • the present invention can be applied to a substrate provided with a so-called orientation flat (orientation 'flat), and further to a substrate having no notch for alignment.
  • the liquid 1 is composed of pure water. Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing plant or the like, and that there is no adverse effect on the photoresist on the substrate P, optical elements (lenses), and the like. In addition, pure water has no adverse effect on the environment and has an extremely low impurity content. Therefore, it is expected that the surface of the substrate P and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system PL are also cleaned. it can.
  • PFPE perfluorinated polyether
  • the refractive index n of pure water (water) with respect to the exposure light EL having a wavelength of about 193 nm is approximately 1.44
  • ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) was used as the light source of the exposure light EL.
  • the wavelength is shortened to lZn, that is, about 134 nm on the substrate P, and high resolution is obtained.
  • the depth of focus is expanded to about n times, that is, about 1.44 times as compared to that in the air, if it is sufficient to secure the same depth of focus as when using it in the air, the projection optics
  • the numerical aperture of the system PL can be further increased, and the resolution is improved in this respect as well.
  • the optical element 2 is attached to the tip of the projection optical system PL, and this lens is used to adjust the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, aberrations (spherical aberration, coma, etc.). be able to.
  • the optical element attached to the tip of the projection optical system PL may be an optical plate used for adjusting the optical characteristics of the projection optical system PL. Alternatively, it may be a plane-parallel plate that can transmit EL light.
  • the space between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is filled with the liquid 1, but, for example, a cover glass made of a plane-parallel plate is attached to the surface of the substrate P.
  • the liquid 1 may be filled in the state.
  • the liquid 1 of the present embodiment is water, but may be a liquid other than water.
  • the light source of the exposure light EL is an F laser
  • this F laser light does not pass through water, so the liquid 1
  • Is a fluorine-based fluid such as a fluorine-based oil that can transmit F laser light.
  • liquid 1 there is another transmittance for the exposure light EL. It is also possible to use a projection optical system with a high refractive index or a material that is stable with respect to the photoresist applied to the surface of the substrate P (for example, cedar oil). Also in this case, the surface treatment is performed according to the polarity of the liquid 1 to be used.
  • the substrate P in each of the above embodiments is not limited to a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but may be a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin-film magnetic head, or a mask or a mask used in an exposure apparatus.
  • a reticle master synthetic quartz, silicon wafer, etc. is applied.
  • the exposure apparatus EX includes a step of scanning and exposing the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the substrate P.
  • the pattern of the mask M is exposed collectively while the mask M and the substrate P are stationary, and the method can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) that sequentially moves the substrate P step by step.
  • the present invention can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that transfers at least two patterns on the substrate P while partially overlapping each other.
  • the present invention can also be applied to a twin-stage type exposure apparatus disclosed in JP-A-10-163099, JP-A-10-214783, and JP-T-2000-505958.
  • the type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element for exposing a semiconductor element pattern onto a substrate P, but may be an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin-film magnetic head, It can be widely applied to an exposure device for manufacturing an image pickup device (CCD), a reticle or a mask, and the like.
  • CCD image pickup device
  • each stage PST and MST can be either a type that moves along the guide or a guideless type that does not have a guide.
  • each stage PST and MST is such that a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil are opposed to each other, and each stage is driven by electromagnetic force.
  • a planar motor for driving PST and MST may be used.
  • one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.
  • JP-A-8-330224 (USP No. 5,874,820)
  • a reaction force generated by the movement of the mask stage MST is prevented from being transmitted to the projection optical system PL by using a frame member. You may mechanically escape to the floor (ground).
  • anti-power may be processed using the law of conservation of momentum.
  • the exposure apparatus EX of the embodiment of the present application assembles various subsystems including the respective components described in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, Adjustments are made to achieve electrical accuracy for various electrical systems.
  • the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus includes mechanical connections, wiring connections of electric circuits, and piping connections of pneumatic circuits among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling step for each subsystem before the assembling step from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are ensured. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
  • a micro device such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function and a performance of the micro device, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on this design step, and Step 203 of manufacturing a substrate as a base material, exposure processing step 204 of exposing a mask pattern to the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, and device assembly steps (dicing step, bonding step, package step). 205), inspection step 206, etc.
  • the liquid can be prevented from flowing around between the substrate and the holder, and the immersion exposure can be performed while the liquid is well held under the projection optical system.

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Abstract

　このステージ装置ＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板保持面３３Ａを有したホルダＰＨと、ホルダＰＨを支持して移動するステージ５２とを備え、さらに、ホルダＰＨの近傍に配置され、少なくとも一部が親液性を有する親液部３、５を有し、親液部３、５を用いて液体１を回収する回収装置６０を備える。その結果、投影光学系と基板との間を液体で満たして露光処理する場合においても、基板とホルダとの間に液体が浸入することが防止される。

Description

明 細 書
ステージ装置、露光装置、及び露光方法
技術分野
[0001] 本発明は、基板を保持するホルダとこのホルダを支持して移動するステージとを有 するステージ装置及びこのステージ装置を備えた露光装置、並びに露光方法に関し 、特に投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板に露光する際に用レ、て好適 なステージ装置及び露光装置、並びに露光方法に関するものである。また、本願は、
2003年 12月 15日に出願された特願 2003— 416712号に対し優先権を主張し、そ の内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の 基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。
このフォトリソグラフイエ程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステー ジと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次 移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近 年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる 高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほ ど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用され る露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、 現在主流の露光波長は KrFエキシマレーザの 248nmである力 更に短波長の ArF エキシマレーザの 193nmも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と 同様に焦点深度 (DOF)も重要となる。解像度 及び焦点深度 δはそれぞれ以下 の式で表される。
R=kl - λ /ΝΑ … (1)
5 = ±k2 ' /NA2 · · · (2)
ここで、 えは露光波長、 NAは投影光学系の開口数、 kl、 k2はプロセス係数である 。 （1)式、（2)式より、解像度 Rを高めるために、露光波長えを短くして、開口数 NAを 大きくすると、焦点深度 δが狭くなることが分かる。
[0003] このとき、焦点深度 δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を 合致させることが困難となり、露光動作時のマージンが不足するおそれがある。
そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例え ば下記特許文献 1に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影 光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形 成し、液体中での露光光の波長が空気中の l/n (nは液体の屈折率で通常 1. 2-1 . 6程度）になることを利用して解像度を向上させるとともに、焦点深度を約 η倍に拡 大するというものである。
特許文献 1：国際公開第 99/49504号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力 ながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
上記従来技術は、投影光学系の像面側の端面と基板 (ウェハ）との間を局所的に 液体で満たす構成であり、基板の中央付近のショット領域を露光する場合には液体 の基板外側への流出は生じなレ、。し力、しながら、図 10に示す模式図のように、基板 Ρ の周辺領域 (エッジ領域) Εに投影光学系の投影領域 100をあててこの基板 Ρのエツ ジ領域 Εを露光しょうとすると、液体は基板 Ρの外側へ流出して液浸領域が良好に形 成されず、投影されるパターン像を劣化させるという不都合が生じる。また、流出した 液体により、基板 Ρを支持する基板ステージ周辺の機械部品等に鲭びを生じさせたり 、あるいはステージ駆動系等の漏電を引き起こすといった不都合も生じる。
[0005] 更に、流出した液体が基板の裏面に回り込んで、基板と基板ステージ (基板ホルダ )との間に浸入すると、基板ステージは基板を良好に保持できないという不都合も生 じる。また、基板 Ρと基板ステージとの間の段差や隙間に液体が浸入した場合にも、 鲭びゃ漏電を引き起こす可能性がある。特に、基板にノッチ部やオリフラ部（オリエン テーシヨン'フラット）等の位置決め用の切欠部が形成されている場合には、基板の外 周と周囲のテーブル部との隙間が大きくなるため、この隙間を介して液体が回り込み やすくなつてしまう。 [0006] 本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、基板とホルダとの間に液体 が浸入することを防止し、基板のエッジ領域を露光する場合にも良好に液浸領域を 形成した状態で露光できるステージ装置及び露光装置、並びに露光方法を提供す ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上記の目的を達成するために本発明は、本発明の実施の形態を示す図 1乃至図 9 に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、基板を保持する基板保持面を有したホルダと、ホルダを 支持して移動するステージとを備えたステージ装置であって、ホルダの近傍に配置さ れ、少なくとも一部が親液性を有する親液部を有し、親液部を用いて液体を回収する 回収装置を備えたことを特徴とするものである。
[0008] 従って、本発明のステージ装置では、親液部が液体に対して親和性を有するため 、ホルダ近傍に浸入した液体を基板保持面から離間する方向に導いて回収すること ができる。そのため、液体が基板保持面と基板の裏面との間へ浸入することを防止し て、良好に液浸領域を形成した状態で基板のエッジ領域を露光することが可能にな る。
[0009] また、本発明の露光装置は、請求項 1から 12のいずれか一項に記載のステージ装 置を備えることを特徴とするものである。さらに、本発明の露光方法は、投影光学系と 基板との間に液体を満たしつつ、マスクのパターンを投影光学系を介してホルダ上 の基板に転写する露光方法において、基板保持面と基板の裏面との間への液体の 浸入を防止しつつ露光を行うことを特徴とするものである。
[0010] 本発明の露光装置及び露光方法では、投影光学系と基板との間に液体を満たして 基板のエッジ領域を露光する際にも、基板保持面と基板の裏面との間への液体の浸 入を防止することができる。従って、基板を良好に保持しつつ露光することが可能と なる。
発明の効果
[0011] 本発明では、基板のエッジ領域を露光する場合にも、液体が基板とホルダとの間に 回り込むことを防止し、投影光学系の下に液体を良好に保持しつつ液浸露光できる 図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
[図 2]液体供給機構及び液体回収機構を示す概略構成図である。
[図 3]基板ステージの平面図である。
[図 4]第 1実施形態に係る基板ステージの要部断面図である。
[図 5]第 2実施形態に係る基板ステージの要部断面図である。
[図 6]第 2実施形態に係る基板ステージの拡大平面図である。
[図 7]第 3実施形態に係る基板ステージの要部断面図である。
[図 8]別形態の基板ステージの要部断面図である。
[図 9]半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
[図 10]従来の露光方法の課題を説明するための模式図である。
符号の説明
[0013] EX 露光装置 P 基板 PB 側面 (外周部） PH 基板ホルダ（ホルダ） PL 投 影光学系 PST 基板ステージ (ステージ装置） 1 液体 3 内周面 (親液部、回収 装置） 5 傾斜面 (傾斜部、親液部、回収装置） 8 スリット（凹部） 33A、 34A 上 端面 (基板保持面） 39 空間 52 基板テーブル (ステージ） 52A 段部 (親液部 、回収装置） 60 吸引装置（回収装置）
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図 1ないし図 9を参 照して説明する。図 1は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 (第 1実施形態）
図 1において、露光装置 EXは、マスク Mを支持するマスクステージ MSTと、基板 P を支持する基板ステージ PSTと、マスクステージ MSTに支持されてレ、るマスク Mを露 光光 ELで照明する照明光学系 ILと、露光光 ELで照明されたマスク Mのパターン像 をステージ装置としての基板ステージ PSTに支持されている基板 Pに投影露光する 投影光学系 PLと、露光装置 EX全体の動作を統括制御する制御装置 CONTとを備 えている。 [0015] 本実施形態の露光装置 EXは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとと もに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、 投影光学系 PLと基板 Pとの間に液体 1を供給する液体供給機構 10と、基板 P上の液 体 1を回収する液体回収機構 20とを備えている。本実施形態において、液体 1には 純水が用いられる。露光装置 EXは、少なくともマスク Mのパターン像を基板 P上に転 写している間、液体供給機構 10から供給した液体 1により投影光学系 PLの投影領 域 AR1を含む基板 P上の少なくとも一部に液浸領域 AR2を形成する。
具体的には、露光装置 EXは、投影光学系 PLの先端部の光学素子 2と基板 Pの表 面（露光面） PA (図 4参照）との間に液体 1を満たし、この投影光学系 PLと基板 との 間の液体 1及び投影光学系 PLを介してマスク Mのパターン像を基板 P上に投影し、 基板 Pを露光する。
[0016] ここで、本実施形態では、露光装置 EXとしてマスク Mと基板 Pとを走查方向におけ る互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスク Mに形成されたパターンを基 板 Pに露光する走査型露光装置 (所謂スキャニングステツパ）を使用する場合を例に して説明する。以下の説明において、投影光学系 PLの光軸 AXと一致する方向を Z 軸方向、 Z軸方向に垂直な平面内でマスク Mと基板 Pとの同期移動方向（走査方向） を X軸方向、 Z軸方向及び Y軸方向に垂直な方向（非走査方向）を Y軸方向とする。 また、 X軸、 Y軸、及び Z軸まわり方向をそれぞれ、 Θ Χ、 θ Υ、及び Θ Ζ方向とする。 なお、ここでいう「基板」は半導体ウェハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布し たものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレ
[0017] 照明光学系 ILはマスクステージ MSTに支持されているマスク Μを露光光 ELで照 明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化す るォプティカノレインテグレータ、ォプティカノレインテグレータからの露光光 ELを集光 するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光 ELによるマスク Μ上の照明領域をスリ ット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスク Μ上の所定の照明領域は照 明光学系 ILにより均一な照度分布の露光光 ELで照明される。照明光学系 ILから射 出される露光光 ELとしては、例えば水銀ランプ力 射出される紫外域の輝線 (g線、 h 線、 i線）及び KrFエキシマレーザ光（波長 248nm)等の遠紫外光（DUV光）や、 Ar Fエキシマレーザ光（波長 193nm)及び Fレーザ光（波長 157nm)等の真空紫外光
2
(VUV光）などが用いられる。本実施形態においては ArFエキシマレーザ光が用い られる。上述したように、本実施形態における液体 1は純水であって、露光光 ELが Ar Fエキシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は紫外域の輝線 (g線、 h 線、 i線)及び KrFエキシマレーザ光（波長 248nm)等の遠紫外光（DUV光)も透過 可能である。
[0018] マスクステージ MSTはマスク Mを支持するものであって、投影光学系 PLの光軸 A Xに垂直な平面内、すなわち XY平面内で 2次元移動可能及び θ Z方向に微小回転 可能である。マスクステージ MSTはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置 MST Dにより駆動される。マスクステージ駆動装置 MSTDは制御装置 CONTにより制御さ れる。マスクステージ MST上には移動鏡 50が設けられている。また、移動鏡 50に対 向する位置にはレーザ干渉計 51が設けられている。マスクステージ MST上のマスク Mの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 51によりリアルタイムで計測さ れ、計測結果は制御装置 CONTに出力される。制御装置 CONTはレーザ干渉計 5 1の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置 MSTDを駆動することでマスクス テージ MSTに支持されているマスク Mの位置決めを行う。
[0019] 投影光学系 PLはマスク Mのパターンを所定の投影倍率 βで基板 Ρに投影露光す るものであって、基板 Ρ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ) 2を含む複数の光 学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒 ΡΚで支持されている。本実施形態 において、投影光学系 PLは、投影倍率 が例えば 1/4あるいは 1/5の縮小系で ある。なお、投影光学系 PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、本実施形 態の投影光学系 PLの先端部の光学素子 2は鏡筒 PKに対して着脱 (交換)可能に設 けられており、光学素子 2には液浸領域 AR2の液体 1が接触する。
[0020] 光学素子 2は螢石で形成されてレ、る。螢石は水との親和性が高レ、ので、光学素子 2 の液体接触面 2aのほぼ全面に液体 1を密着させることができる。すなわち、本実施形 態にぉレ、ては光学素子 2の液体接触面 2aとの親和性が高レ、液体 (水） 1を供給する ようにしているので、光学素子 2の液体接触面 2aと液体 1との密着性が高ぐ光学素 子 2と基板 Pとの間の光路を液体 1で確実に満たすことができる。なお、光学素子 2は 水との親和性 (親水性）が高い石英であってもよい。また光学素子 2の液体接触面 2a に親水化 (親液化）処理を施して、液体 1との親和性をより高めるようにしてもよい。ま た、鏡筒 PKは、その先端付近が液体 (水） 1に接することになるので、少なくとも先端 付近は Ti (チタン)等の鲭びに対して耐性のある金属で形成される。
[0021] 基板ステージ PSTは基板 Pを支持するものであって、基板ホルダ PHを介して基板 Pを保持する基板テーブル (ステージ） 52と、基板テーブル 52を支持する XYステー ジ 53と、 XYステージ 53を支持するベース 54とを備えている。基板ステージ PSTはリ ユアモータ等の基板ステージ駆動装置 PSTDにより駆動される。基板ステージ駆動 装置 PSTDは制御装置 CONTにより制御される。基板テーブル 52を駆動することに より、基板テーブルに保持されている基板 Pの Z軸方向における位置（フォーカス位 置）、及び Θ X、 θ Y方向における位置が制御される。また、 XYステージ 53を駆動す ることにより、基板 Pの XY方向における位置 (投影光学系 PLの像面と実質的に平行 な方向の位置）が制御される。すなわち、基板テーブル 52は、基板 Pのフォーカス位 置及び傾斜角を制御して基板 Pの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリン グ方式で投影光学系 PLの像面に合わせ込む Zステージとして機能し、 XYステージ 5 3は基板 Pの X軸方向及び Y軸方向における位置決めを行う。なお、基板テーブルと XYステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。
[0022] 基板ステージ PST (基板テーブル 52)上には移動鏡 55が設けられている。また、移 動鏡 55に対向する位置にはレーザ干渉計 56が設けられている。基板ステージ PST 上の基板 Pの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 56によりリアルタイム で計測され、計測結果は制御装置 CONTに出力される。制御装置 CONTはレーザ 干渉計 56の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置 PSTDを駆動することで基 板ステージ PSTに支持されている基板 Pの位置決めを行う。
[0023] また、基板ステージ PST (基板テーブル 52)上には基板 Pを囲むリング状のプレート 部 30が設けられている。プレート部 30は基板テーブル 52と外周で嵌合した状態で 固定されており、プレート部 30の内側には凹部 32が形成されている。なお、プレート 部 30と基板テーブル 52とは一体で設けられていてもよい。基板 Pを保持する基板ホ ルダ PHは凹部 32に配置されている（図 4参照）。プレート部 30は、凹部 32に配置さ れた基板ホルダ PHに保持されている基板 Pの表面 PAとほぼ同じ高さの平坦面 31を 有している。なお、プレート部 30及び基板ホルダ PHの詳細については後述する。
[0024] 液体供給機構 10は所定の液体 1を基板 P上に供給するものであって、液体 1を供 給可能な第 1液体供給部 11及び第 2液体供給部 12と、第 1液体供給部 11に流路を 有する供給管 11 Aを介して接続され、この第 1液体供給部 11から送出された液体 1 を基板 P上に供給する供給口 13Aを有する第 1供給部材 13と、第 2液体供給部 12 に流路を有する供給管 12Aを介して接続され、この第 2液体供給部 12から送出され た液体 1を基板 P上に供給する供給口 14Aを有する第 2供給部材 14とを備えてレ、る 。第 1、第 2供給部材 13、 14は基板 Pの表面に近接して配置されており、基板 Pの面 方向において互いに異なる位置に設けられている。具体的には、液体供給機構 10 の第 1供給部材 13は投影領域 AR1に対して走査方向一方側 (一 X側）に設けられ、 第 2供給部材 14は他方側（+ X側）に設けられてレ、る。
[0025] 第 1、第 2液体供給部 11、 12のそれぞれは、液体 1を収容するタンク、及び加圧ポ ンプ等を備えており、供給管 11A、 12A及び供給部材 13、 14のそれぞれを介して 基板 P上に液体 1を供給する。また、第 1、第 2液体供給部 11、 12の液体供給動作は 制御装置 CONTにより制御され、制御装置 CONTは第 1、第 2液体供給部 11、 12 による基板 P上に対する単位時間あたりの液体供給量をそれぞれ独立して制御可能 である。また、第 1、第 2液体供給部 11、 12のそれぞれは液体の温度調整機構を有 しており、装置が収容されるチャンバ内の温度とほぼ同じ温度（例えば 23°C)の液体 1を基板 P上に供給するようになっている。
[0026] 液体回収機構 20は基板 P上の液体 1を回収するものであって、基板 Pの表面に近 接して配置された回収口 23A、 24Aを有する第 1、第 2回収部材 23、 24と、この第 1 、第 2回収部材 23、 24に流路を有する回収管 21A、 22Aを介してそれぞれ接続され た第 1、第 2液体回収部 21、 22とを備えている。第 1、第 2液体回収部 21、 22は例え ば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体 1を収容するタンク等を備えており、 基板 P上の液体 1を第 1、第 2回収部材 23、 24、及び回収管 21A、 22Aを介して回 収する。第 1、第 2液体回収部 21、 22の液体回収動作は制御装置 CONTにより制御 され、制御装置 CONTは第 1、第 2液体回収部 21、 22による単位時間あたりの液体 回収量を制御可能である。
[0027] 図 2は液体供給機構 10及び液体回収機構 20の概略構成を示す平面図である。図 2に示すように、投影光学系 PLの投影領域 AR1は Y軸方向（非走査方向）を長手方 向とするスリット状（矩形状）に設定されており、液体 1が満たされた液浸領域 AR2は 投影領域 AR1を含むように基板 P上の一部に形成される。そして、投影領域 AR1の 液浸領域 AR2を形成するための液体供給機構 10の第 1供給部材 13は投影領域 A R1に対して走査方向一方側 (一 X側）に設けられ、第 2供給部材 14は他方側（+ X側 )に設けられている。
[0028] 第 1、第 2供給部材 13、 14のそれぞれは平面視略円弧状に形成されており、その 供給口 13A、 14Aの Y軸方向におけるサイズは、少なくとも投影領域 AR1の Y軸方 向におけるサイズより大きくなるように設定されている。そして、平面視略円弧状に形 成されている供給口 13A、 14Aは、走査方向（X軸方向）に関して投影領域 AR1を 挟むように配置されている。液体供給機構 10は、第 1、第 2供給部材 13、 14の供給 口 13A、 14Aを介して投影領域 AR1の両側で液体 1を同時に供給する。
[0029] 液体回収機構 20の第 1、第 2回収部材 23、 24のそれぞれは基板 Pの表面に向くよ うに円弧状に連続的に形成された回収口 23A、 24Aを有している。そして、互いに 向き合うように配置された第 1、第 2回収部材 23、 24により略円環状の回収口が形成 されている。第 1、第 2回収部材 23、 24それぞれの回収口 23A、 24Aは液体供給機 構 10の第 1、第 2供給部材 13、 14、及び投影領域 AR1を取り囲むように配置されて いる。また、投影領域 AR1を取り囲むように連続的に形成された回収口の内部に複 数の仕切部材 25が設けられている。
[0030] 第 1、第 2供給部材 13、 14の供給口 13A、 14Aから基板 P上に供給された液体 1 は、投影光学系 PLの先端部（光学素子 2)の下端面と基板 Pとの間に濡れ拡がるよう に供給される。また、投影領域 AR1に対して第 1、第 2供給部材 13、 14の外側に流 出した液体 1は、この第 1、第 2供給部材 13、 14よって投影領域 AR1に対して外側 に配置されている第 1、第 2回収部材 23、 24の回収口 23A、 24Aより回収される。
[0031] 本実施形態において、基板 Pを走査露光する際、走査方向に関して投影領域 AR1 の手前から供給する単位時間あたりの液体供給量が、その反対側で供給する液体 供給量よりも多く設定される。例えば、基板 Pを + X方向に移動しつつ露光処理する 場合、制御装置 CONTは、投影領域 AR1に対して一 X側（すなわち供給口 13A)か らの液体量を + X側（すなわち供給口 14A)からの液体量より多くし、一方、基板 Pを 一 X方向に移動しつつ露光処理する場合、投影領域 AR1に対して + X側からの液体 量を一 X側からの液体量より多くする。また、走查方向に関して、投影領域 AR1の手 前での単位時間あたりの液体回収量力 その反対側での液体回収量よりも少なく設 定される。例えば、基板 Pが +X方向に移動しているときには、投影領域 AR1に対し て + X側（すなわち回収口 24A)からの回収量を- X側（すなわち回収口 23A)力もの 回収量より多くする。
[0032] 図 3は、基板ステージ PSTの基板テーブル 52を上方から見た平面図である。平面 視矩形状の基板テーブル 52の互いに垂直な 2つの縁部に移動鏡 55が配置されて いる。移動鏡 55、 55の交叉部近傍には、マスク M及び基板 Pを所定位置に対してァ ライメントする際に使う基準マーク FMが設けられている。また、図示しないものの、基 板ステージ PST上の基板 Pの周囲には、照度センサ等の各種センサも設けられてい る。
[0033] また、基板テーブル 52のほぼ中央部に平面視円形に凹部 32が形成されており、こ の凹部 32には基板ホルダ PHを支持するための支持部 52aが突設されている（図 4 参照）。そして、基板 Pを保持する基板ホルダ PHは、図 4に示すように、支持部 52a に支持されて基板テーブル 52とは隙間をあけた状態で凹部 32内に配置されている 。なお、基板テーブル 52と基板ホルダ PHとの間の隙間は大気圧に設定（開放）され ている。そして、基板 Pの周囲には、基板 Pの表面とほぼ同じ高さの平坦面 31を有す るプレート部 30が設けられてレ、る。
[0034] 基板ホルダ PHは、基板 Pの外周よりも内側で基板 Pの裏面 PCを保持する略円環 状の周壁部 33と、この周壁部 33の内側に配置され、基板 Pを保持する複数の支持 部 34とを備えている。周壁部 33及び支持部 34は、基板ホルダ PHの一部を構成す る略円板状のベース部 35上に設けられている。支持部 34のそれぞれは断面視台形 状であり、基板 Pはその裏面 PCを周壁部 33の上端面（基板保持面） 33A及び複数 の支持部 34の上端面（基板保持面） 34Aに保持される。支持部 34は周壁部 33の内 側において一様に配置されている。本実施形態においては、基板ホルダ PHのうち、 周壁部 33の上端面 33A、及び側面 37が撥液性を有している。基板ホルダ PHに対 する撥液処理としては、例えば、フッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等の 撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する。撥液性にす るための撥液性材料としては液体 1に対して非溶解性の材料が用いられる。
[0035] 図 4は基板 Pを保持した基板ステージ PSTの要部拡大断面図である。
リング状のプレート部 30は、外周を基板テーブル 52に嵌合させて、凹部 32内に設 置されており、基板 Pの側面（外周部） PBと対向し基板 Pの厚さよりも薄く形成された 内周面 3と、内周面 3の下端部（第 1部分) 4を起点として外側へ向力 に従って漸次 下方に傾斜する傾斜面 (傾斜部） 5とを有している。傾斜面 5の上端部（つまり、内周 面 3の下端部） 4は、周壁部 33の上端面 33A及び支持部 34の上端面 34Aよりも高レ、 位置に配されている。
[0036] 本実施の形態では、プレート部 30の平坦面 31は液体 1に対して撥液性を有してお り、プレート部 30の内周面 3及び傾斜面 4は親液部として液体 1に対して親液性を有 してレ、る。平坦面 31に対する撥液処理としては、上述した基板ホルダ PHと同様の処 理を採用できる。また、内周面 3及び傾斜面 4に対する親液処理としては、紫外光の 照射や酸素を反応ガスとするプラズマ処理、オゾン雰囲気にさらす処理を採用できる 。なお、撥液性を有する材料 (フッ素系樹脂など）でプレート部 30を形成し、内周面 3 及び傾斜面 4に上記親液処理を施したり、親液性の金属（あるいは金属膜)を貼設（ あるいは成膜）してもよい。
[0037] また、プレート部 30には、プレート部 30と基板 Pの側面 PBとの間に形成される空間
39に流入した液体を吸引する吸引装置 60が設けられている。本実施形態において 、吸引装置 60は、液体 1を収容可能なタンク 61と、プレート部 30及び基板テーブル 52内部に設けられ、空間 39とタンク 61とを接続する流路 62と、タンク 61にバルブ 63 を介して接続されたポンプ 64とを備えている。そして、この流路 62は、傾斜面 5の下 端部近傍（下方）において空間 39に開口しており、その内壁面にも上記の撥液処理 が施されている。 これら親液性を有するプレート部 30の内周面 3及び傾斜面 5と、吸引装置 60とによ り、本発明に係る回収装置が構成される。
[0038] なお、基板 Pの露光面である表面 PAにはフォトレジスト（感光材） 90が塗布されて いる。本実施形態において、感光材 90は ArFエキシマレーザ用の感光材（例えば、 東京応化工業株式会社製 TARF-P6100)であって撥液性 (撥水性）を有しており、そ の接触角は 70— 80° 程度である。また、本実施形態において、基板 Pの側面 PBは 撥液処理 (撥水処理）されている。具体的には、基板 Pの側面 PBにも、撥液性を有す る上記感光材 90が塗布されている。更に、基板 Pの裏面 PCにも上記感光材 90が塗 布されて撥液処理されてレ、る。
[0039] また、基板 Pの外周には当該基板 Pの位置合わせ用に外周を切り欠いてノッチ部 P V力 SV字形状に形成されている（図 3参照）。なお、図 4は、ノッチ部 PVにおける断面 図であり、ノッチ部以外の基板外周は二点鎖線で示されている。この場合、ノッチ部 以外のプレート部 30の内周面 3と基板外周とのギャップは、例えば 0. 3— 0. 5mmと なり、ノッチ部 PVのプレート部 30の内周面 3と基板外周とのギャップは、例えば 1. 5 一 2. Ommとなる。
[0040] 一方、基板ステージ PSTは、基板ホルダ PHの周壁部 33に囲まれた空間 38を負圧 にする吸引装置 40を備えている。吸引装置 40は、基板ホルダ PHのベース部 35上 面に設けられた複数の吸引口 41と、基板ステージ PST外部に設けられた真空ボン プを含むバキューム部 42と、ベース部 35内部に形成され、複数の吸引口 41のそれ ぞれとバキューム部 42とを接続する流路 43とを備えている。吸引口 41はベース部 3 5上面のうち支持部 34以外の複数の所定位置にそれぞれ設けられている。吸引装 置 40は、周壁部 33と、ベース部 35と、支持部 34に支持された基板 Pとの間に形成さ れた空間 38内部のガス（空気）を吸引してこの空間 38を負圧にすることで、周壁部 3 3及び支持部 34に基板 Pを吸着保持させる。上記回収装置（吸引装置 60)及び吸引 装置 40の動作は制御装置 CONTに制御される。
[0041] 次に、上述した構成を有する露光装置 EXにより基板 Pのエッジ領域 Eを液浸露光 する方法について説明する。
図 4に示すように、基板 Pのエッジ領域 Eを液浸露光する際、液浸領域 AR2の液体 1力 基板 Pの表面 PAの一部及びプレート部 30の平坦面 31の一部に配置される。こ のとき、露光対象となるエッジ領域 Eが基板 Pのノッチ部 PVではなレ、位置にある場合 、基板 Pの表面 PA及びプレート部 30の平坦面 31は撥液処理されており、またこれら の間のギャップ（以下ギャップ Aと称する）も大きくないため、液浸領域 AR2の液体 1 はギャップ Aに浸入し難ぐその表面張力によりギャップ Aに流れ込むことがほとんど ない。
[0042] 一方、露光対象となるエッジ領域 Eが基板 Pのノッチ部 PVにある場合、基板 Pの外 周 PBとプレート部 30の内周面 3との間のギャップは、例えば 2mm程度に大きくなる ため、図 4に示す空間 39に液体 1が浸入する可能性がある。
ここで、基板 Pの外周 PBは撥液性を有しており、またプレート部 30の内周面 3及び 傾斜面 5は親液性を有しているため、空間 39に流れ込んだ液体 1は、内周面 3との 親和力及び自重により内周面 3から傾斜面 5に沿って (伝って）移動し流路 62の開口 部に到達する。吸引装置 60においては、常時ポンプ 64を作動させておくことで、液 体 1により流路 62が塞がれたときに負圧が大きくなるため、流路 62の開口部に到達 した液体 1を流路 62を介してタンク 61に吸引'回収することができる。タンク 61には排 出流路 61Aが設けられており、液体 1が所定量溜まったら排出流路 61Aより排出さ れる。
[0043] なお、万一、液体 1が基板 Pの裏面 PC側へ回り込んだ場合でも、裏面 PC及び周壁 部 33の上端面 33Aが撥液性を有しているので、裏面 PCと周壁部 33との間の隙間か ら空間 38へ浸入することを阻止できる。
また、凹部 32内は大気圧に開放されているため、流路 62を液体 1が塞がない状態 では凹部 32内の圧力は一定に保たれ、吸引に伴う振動が基板 Pに伝わることはなく
、振動に起因する悪影響を防止することができる。
また、プレート部 30においては、液体回収機構 20の回収部材 23、 24との間に隙 間が形成されるが、平坦面 31が撥液性を有しているので、この隙間から液体 1が流 出することを防止でき、露光処理に支障を来すことを回避できる。
[0044] このように、本実施の形態では、基板 Pのエッジ領域 Eを露光する場合にも、液体 1 が基板 Pとホルダ PH (周壁部 33)との間に回り込むことを防止するので、投影光学系 PLの下に液体 1を良好に保持しつつ液浸露光できる。特に本実施の形態では、空 間 39に流入した液体 1を親液部である内周面 3及び傾斜面 5を用レ、て、基板 から 離間した位置にある吸引装置 60の流路 62まで導いて容易に回収できるので、位置 合わせ用のノッチ部 PVが形成された基板 Pを用いる場合でも、ノッチ部 PVにおける 液体 1の回り込みを防止して良好な液浸露光を実施できる。さらに、本実施の形態で は、傾斜面 5の上端部 4が基板保持面である上端面 33Aよりも高い位置にあるため、 空間 39に流入した液体 1が上端面 33Aへ達する前に傾斜面 5に導くことが可能とな り、液体 1の吸引'回収がより確実になる。
[0045] カロえて、本実施の形態では、基板ホルダ PHにおける側面 37及び周壁部 33の上 端面 33Aを撥液性にしているので、液体 1が基板 Pの裏面側に回り込んだ場合でも、 空間 38への浸入を阻止可能となっている。また、プレート部 30の平坦面 31も撥液処 理されているので、液浸領域 AR2を形成する液体 1の、プレート部 30外側への過剰 な濡れ拡がりが防止され、液浸領域 AR2を良好に形成可能であるとともに、液体 1の 流出や飛散等の不都合を防止することができる。
[0046] (第 2実施形態）
図 5及び図 6は、本発明のステージ装置の第 2の実施の形態を示す図である。 第 1実施形態では、液体 1をプレート部 30の傾斜面に自重により伝わせて基板 Pか ら離間する方向に導いたが、第 2実施形態では毛細管現象を用いて液体を吸引する 構成を採っている。
以下、図 5及び図 6を参照して説明する。
なお、図 5及び図 6において、図 4等で示した第 1実施形態の構成要素と同一の要 素については同一符号を付し、その説明を省略する。
[0047] 図 5に示すように、本実施形態におけるプレート部 30は、内周面 3の下端部 4を基 端として水平方向に延びる（基板保持面 33Aと略平行に)裏面 7を有している。裏面 7には、基板 Pの側面 PBと内周面 3との間の空間 39に一端を開口させて複数のスリ ット（凹部） 8が形成されている。
図 6の部分平面拡大図に示すように、スリット 8は微小幅を有し、内周面 3の全周に 亘つて放射状に所定間隔で複数形成されている。そして、スリット 8の先端部には、吸 引装置 60の流路 62の開口部が配置されている。スリット 8を含む底面 7は上述した親 液化処理が施されて親液性を有する構成となっている。
なお、図 6では理解を容易にするためにスリット 8の本数を少なくした状態で図示し ているが、実際には効率的に液体を吸引できるようにスリット 8は微小ピッチで多数形 成されている。
他の構成は、上記第 1実施形態と同様である。
[0048] 本実施の形態では、空間 39に流れ込んだ液体 1は、スリット 8における親和力及び 毛細管現象によりスリット 8に吸引され、スリット 8の端部から流路 62を介して吸引'回 収されるため、基板 Pの裏面側へ液体 1が回り込むことを防止して良好な液浸露光を 実施できる。
なお、本実施の形態のスリットを第 1実施形態における傾斜面 5に適用する構成も 好適である。この場合、毛細管現象による吸引力に自重が加わるため、吸引力を高 めてより確実に液体 1を吸引'回収することが可能になる。
[0049] (第 3実施形態）
図 7は、本発明のステージ装置の第 3の実施の形態を示す図である。
本実施の形態では、プレート部と基板とに対する吸引圧力差及び親液部を用いて 液体を吸引'回収する。
以下、図 7を参照して説明する。
なお、図 7において、図 4等で示した第 1実施形態の構成要素と同一の要素につい ては同一符号を付し、その説明を省略する。
[0050] 図 7に示すように、本実施形態ではプレート部 30はリング板状に形成され、基板テ 一ブル 52上に載置 '固定されている。基板テーブル 52には、プレート部 30に覆われ る位置に、上方に開口する溝 9が全周に亘つて形成されている。そして、吸引装置 6 0の流路 62は、基板テーブル 52に設けられ、溝 9とタンク 61とを接続している。また、 基板テーブル 52における溝 9よりも内周側には、プレート部 30の裏面 7との間に微小 ギャップを形成する段部 52Aが形成されており、このギャップを介して溝 9と空間 39と が連通する構成となっている。この段部 52A及びプレート部 30の裏面 7は、上述した 親液化処理が施された親液部となってレ、る。 [0051] 上記の構成の露光装置 EXでは、制御装置 CONTは基板 Pを基板ホルダ PHに保 持させるために空間 38を吸引する負圧吸引力よりも、溝 9内を吸引する負圧吸引力 が大きくなるように、吸引装置 40、 60を制御する。従って、液体 1が空間 39に流入し た場合、溝 9 (プレート部 30側）の負圧が空間 38 (基板ホルダ PH側）の負圧よりも大 きいため、液体 1はプレート部 30の裏面 7と基板テーブル 52の段部 52Aとのギャップ を介して溝 9へ吸引され、さらに流路 62を介してタンク 61に吸引'回収される。特に、 本実施の形態では、基板 Pの裏面 PC及び基板ホルダ PH (周壁部 33)の上端面 33 Aが撥液性を有しているのに対して、プレート部 30の裏面 7と基板テーブル 52の段 部 52Aが親液性を有しているため、液体 1に対する親和力により液体 1をプレート部 30側に容易に吸引して確実に回収することができる。
[0052] なお、上記第 1実施形態では、プレート部 30が親液性を有する内周面 3及び傾斜 面 5を有する構成とした力 S、これに限定されるものではなぐ図 8に示すように、傾斜面 が形成されずに内周面 3がプレート部 30の厚さ方向全体に亘つて形成される構成で あってもよレ、。この場合、内周面 3には親液化処理が施されるとともに、吸引装置 60 における流路 62の開口部が設けられる。
上記の構成では、空間 39に流入した液体 1は、内周面 3との親和性及び自重により 内周面 3を伝わり、流路 62を介してタンク 61に吸引'回収されるため、上記第 1実施 形態と同様の効果が得られる。
[0053] なお、上記実施の形態におけるプレート部 30の平坦面 31は、全面が撥液性を有し ている必要はなぐ少なくとも液体回収機構 20の第 1、第 2回収部材 23、 24と対向す る位置が撥液性を有していればよい。また、基板ホルダ PHにおいても、全面が撥液 性を有する必要はなぐ基板 Pの裏面 PCと対向する周壁部 33の上端面 33A及びプ レート部 30 (空間 39)と対向する側面 37が撥液性を有していればよい。
親液性についても、例えば第 2実施形態においてスリット 8が親液性を有していれ ば、裏面 7は必ずしも親液性を有している必要はない。
[0054] また、上記実施形態では、基板 Pの表面 PA、側面 PB、及び裏面 PCの全面に撥液 処理のために感光材 90が塗布されている力 S、基板 Pの側面 PBと、基板 Pの裏面 PC のうち周壁部 33に対向する領域のみを撥液処理する構成であってもよい。 基板 Pの側面 PB及び裏面 PCの撥液処理としては、撥液性を有する感光材 90を塗 布しているが、側面 PBや裏面 PCには感光材 90以外の撥液性 (撥水性）を有する所 定の材料を塗布するようにしてもよい。例えば、基板 Pの露光面である表面 PAに塗 布された感光材 90の上層にトップコート層と呼ばれる保護層（液体力も感光材 90を 保護する膜)を塗布する場合があるが、このトップコート層の形成材料 (例えばフッ素 系樹脂材料)は、例えば接触角 110° 程度で撥液性 (撥水性)を有する。従って、基 板 Pの側面 PBや裏面 PCにこのトップコート層形成材料を塗布するようにしてもよい。 もちろん、感光材 90やトップコート層形成用材料以外の撥液性を有する材料を塗布 するようにしてもよい。
[0055] 同様に、基板ステージ PSTや基板ホルダ PHの撥液処理として、フッ素系樹脂材料 やアクリル系樹脂材料を塗布するものとして説明した力 上記感光材ゃトップコート層 形成材料を基板ステージ PSTや基板ホルダ PHに塗布するようにしてもよいし、逆に 、基板 Pの側面 PBや裏面 PCに、基板ステージ PSTや基板ホルダ PHの撥液処理に 用レ、た材料を塗布するようにしてもょレ、。
上記トップコート層は、液浸領域 AR2の液体 1が感光材 90に浸透するのを防止す るために設けられる場合が多いが、例えばトップコート層上に液体 1の付着跡 (所謂ゥ オーターマーク）が形成されても、液浸露光後にこのトップコート層を除去することによ り、ウォーターマークをトップコート層とともに除去した後に現像処理等の所定のプロ セス処理を行うことができる。ここで、トップコート層が例えばフッ素系樹脂材料から形 成されている場合、フッ素系溶剤を使って除去することができる。これにより、ウォータ 一マークを除去するための装置 (例えばウォーターマーク除去用基板洗浄装置)等 が不要となり、トップコート層を溶剤で除去するといつた簡易な構成で、ウォーターマ ークを除去した後に所定のプロセス処理を良好に行うことができる。
[0056] また、上記実施形態では、基板 Pの位置合わせ用の切欠部として平面視 V字形状 のノッチ部が設けられるものとして説明したが、半径方向と直交する方向に基板 が 切り欠かれる、いわゆるオリフラ (オリエンテーション 'フラット）が設けられる基板にも 適用でき、さらに位置合わせ用の切欠部が形成されていない基板にも適用できること は言うまでもない。 [0057] 上記各実施形態において、液体 1は純水により構成されている。純水は、半導体製 造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板 P上のフォトレジストや光学素子（ レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がな レヽとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板 Pの表面、及び投影光学系 PL の先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
なお、液体 1として、 PFPE (過フッ化ポリエーテル）を用いてもよい。
[0058] そして、波長が 193nm程度の露光光 ELに対する純水（水）の屈折率 nはほぼ 1. 4 4であるため、露光光 ELの光源として ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)を用いた 場合、基板 P上では lZn、すなわち約 134nmに短波長化されて高い解像度が得ら れる。更に、焦点深度は空気中に比べて約 n倍、すなわち約 1. 44倍に拡大されるた め、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投 影光学系 PLの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
[0059] 本実施形態では、投影光学系 PLの先端に光学素子 2が取り付けられており、この レンズにより投影光学系 PLの光学特性、例えば収差 (球面収差、コマ収差等）の調 整を行うことができる。なお、投影光学系 PLの先端に取り付ける光学素子としては、 投影光学系 PLの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露 光光 ELを透過可能な平行平面板であってもよレ、。
[0060] なお、液体 1の流れによって生じる投影光学系 PLの先端の光学素子と基板 Pとの 間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなぐその圧力 によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
また、本実施形態では、投影光学系 PLと基板 P表面との間は液体 1で満たされて レ、る構成であるが、例えば基板 Pの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付 けた状態で液体 1を満たす構成であってもよい。
[0061] なお、本実施形態の液体 1は水であるが水以外の液体であってもよい。例えば露光 光 ELの光源が Fレーザである場合、この Fレーザ光は水を透過しないので、液体 1
2 2
としては Fレーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル等のフッ素系流体であって
2
あよい。
また、液体 1としては、その他にも、露光光 ELに対する透過性があってできるだけ 屈折率が高ぐ投影光学系 PLや基板 P表面に塗布されているフォトレジストに対して 安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も表面処理は用い る液体 1の極性に応じて行われる。
[0062] なお、上記各実施形態の基板 Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウェハ のみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミック ウェハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版 (合成石英、シリ コンウェハ）等が適用される。
[0063] 露光装置 EXとしては、マスク Mと基板 Pとを同期移動してマスク Mのパターンを走 查露光するステップ 'アンド'スキャン方式の走查型露光装置 (スキャニングステツパ） の他に、マスク Mと基板 Pとを静止した状態でマスク Mのパターンを一括露光し、基 板 Pを順次ステップ移動させるステップ'アンド'リピート方式の投影露光装置 (ステツ パ）にも適用すること力 Sできる。また、本発明は基板 P上で少なくとも 2つのパターンを 部分的に重ねて転写するステップ ·アンド'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる
[0064] また、本発明は、特開平 10 - 163099号公報、特開平 10 - 214783号公報、特表 2 000-505958号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用 できる。
[0065] 露光装置 EXの種類としては、基板 Pに半導体素子パターンを露光する半導体素 子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の 露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを 製造するための露光装置などにも広く適用できる。
[0066] 基板ステージ PSTやマスクステージ MSTにリニアモータ（USP No. 5, 623,853また は USP No. 5，528，118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型お よびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。 また、各ステージ PST、 MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよぐガイドを設 けないガイドレスタイプであってもよレ、。
[0067] 各ステージ PST、 MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ュニッ トと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ PST、 MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子 ユニットとのいずれか一方をステージ PST、 MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ュ ニットとの他方をステージ PST、 MSTの移動面側に設ければよい。
[0068] 基板ステージ PSTの移動により発生する反力は、投影光学系 PLに伝わらないよう に、特開平 8—166475号公報（USP No. 5，528，118)に記載されているように、フレー ム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよレ、。
マスクステージ MSTの移動により発生する反力は、投影光学系 PLに伝わらないよ うに、特開平 8—330224号公報（USP No. 5,874,820)に記載されているように、フレ 一ム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、特開平 8-63231号 公報（USP No. 6,255,796)に記載されているように運動量保存則を用いて反カを処 理してもよい。
[0069] 本願実施形態の露光装置 EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素 を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つよ うに、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立て の前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械 系につレ、ては機械的精度を達成するための調整、各種電気系につレ、ては電気的精 度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て 工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の 配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前 に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシス テムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全 体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等 が管理されたクリーンルームで行うことが望ましレ、。
[0070] 半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 9に示すように、マイクロデバイスの機 能'性能設計を行うステップ 201、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製 作するステップ 202、デバイスの基材である基板を製造するステップ 203、前述した 実施形態の露光装置 EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ 204、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージェ 程を含む） 205、検査ステップ 206等を経て製造される。
産業上の利用可能性
本発明では、基板のエッジ領域を露光する場合にも、液体が基板とホルダとの間に 回り込むことを防止して、投影光学系の下に液体を良好に保持しつつ液浸露光でき る。

Claims

請求の範囲
[1] 基板を保持する基板保持面を有したホルダと、前記ホルダを支持して移動するステ 一ジとを備えたステージ装置であって、
前記ホルダの近傍に配置され、少なくとも一部が親液性を有する親液部を有し、該 親液部を用いて液体を回収する回収装置を備えるステージ装置。
[2] 請求項 1記載のステージ装置において、
前記回収装置が、前記親液部に導かれた前記液体を吸引する吸引装置を備えて いるステージ装置。
[3] 請求項 2記載のステージ装置において、
前記基板が前記ホルダに吸引されており、
前記吸引装置の吸引力が、前記基板を吸引する吸引力よりも大きいステージ装置
[4] 請求項 2または 3記載のステージ装置において、
前記吸引装置が前記親液部の下方に配置されており、
前記親液部が前記吸引装置に向かって傾斜する傾斜部を備えているステージ装 置。
[5] 請求項 1から 4のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記回収装置が、前記基板保持面よりも高い第 1部分を有しているステージ装置。
[6] 請求項 1から 5のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記回収装置が、毛細管現象により前記液体を吸引する凹部を有しているステー ジ装置。
[7] 請求項 6記載のステージ装置において、
前記凹部の少なくとも一部が親液性を有するステージ装置。
[8] 請求項 1から 7のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記回収装置が、前記基板保持面とほぼ平行な面を有し、少なくとも一部が撥液 性の撥液部を有してレ、るステージ装置。
[9] 請求項 1から 8のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記ホルダの少なくとも一部が撥液性を有しているステージ装置。
[10] 請求項 1から 9のいずれか一項に記載のステージ装置において、 前記基板保持面が撥液性を有してレ、るステージ装置。
[11] 請求項 1から 10のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記親液部が前記基板の外周部との間に空間を形成するように配置されているス テージ装置。
[12] 請求項 1から 11のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記ホルダの、前記親液部と対向する部分が撥液性を有してレ、るステージ装置。
[13] 請求項 1から 12のいずれか一項に記載のステージ装置を備える露光装置。
[14] ホルダに保持された基板にパターンを露光する露光方法において、
少なくとも一部が親液性を有する親液部を前記ホルダの近傍に配置し、前記基板 に液体を供給して前記パターンを露光する露光方法。
[15] 請求項 14に記載の露光方法において、前記親液部を用いて前記液体の一部を回 収する露光方法。
[16] 請求項 14に記載の露光方法において、前記ホルダの一部が撥液性を有している 露光方法。
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